[0002] 本申请案主张2009年8月13日申请的美国临时申请案第61/233,776号的权利，所述申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本
发明涉及在服饰或装备的物项内的外观或材料属性的调制。特定来说，本发明涉及外观或材料属性的
流体操纵及其调制，包含：(1)物项内的微
流体回路；(2)入口及出口；以及(3)用于向所述微流体回路运送流体的衔接系统。
背景技术
[0004] 经由
颜色表达自我的渴求一直存在。以前，调制服饰、装备或其它物项的外观或材料属性的能
力需要分离的组件，例如不同的鞋子以配合不同的外套、不同的皮带或不同颜色的车辆。此外，服饰、运动装备及其它物项通常用于以一种展现一个或一个以上设计特征的方式消费。总体而言，这种设计特征是永远不变的。希望在其已拥有的物品上具有不同设计特征的消费者通常被迫购买所述物品的第二版本，仅为提供新颖的设计而购买相同物品的两个或两个以上版本是极为浪费的。本文提供的是克服这种浪费的物品及方法。
发明内容
[0005] 本文提供的是具有能被
修改的一个或一个以上设计元件的物品。在一些情况下，一种本文提供的物品或设计元件包括流体回路。总体而言，这种流体回路具有至少一开口(例如入口及/或出口)，流体可经由所述开口出入(例如：经由入口进入及经由出口离开)。在具体情况下，这种流体回路为液体回路，在其它或替代
实施例中，这种流体回路为微流体回路。
[0006] 在诸如服饰(例如
鞋类、鞋子、皮带、背包、帽子、手镯、腕带、衬衫、围巾、珠宝、眼镜、服饰材料、离型纸、
纤维等)、装备(例如
滑板、直排轮、滑
雪板、手套、护垫、器具、计算机、
电子装置、小装置、玩具等)及其它三维物体(标志、公司图标、公司标记、军用车辆、军用装备、头盔、车体板、家用品、家具、桌面、
墙壁、绘画等)的物项中。本发明的实施例用于将一个或多个微流体回路整合于所述物项内以便允许所述物项的颜色或其它材料属性的调制。在具体实施例中，此调制可由所述物项的用户轻易地实现。
[0007] 在一实施例中，本文提供的一种微流体回路缠绕所述物项的子结构(例如设计元件)。至本文提供的微流体回路的入口及自其的出口可被共同
定位于所述物项的端口部分内。在某些实施例中，所述入口及出口可承载
阀门、罩子或其它减缓
蒸发或回流的
密封件。在一些情况下，端口促进所述微流体回路至衔接站的连接。特定而言，有用的端口可提供用于所述微流体回路与衔接站之间(例如所述微流体回路的入口及/或出口与源于衔接站的连接器之间)的良好密封
接口。在具体实施例中，所述连接器为至母端口的公互补件。在某些实施例中，所述衔接站包括
泵、混合器、阀门、一个或一个以上色彩卡匣、连接器、废料隔间、计算机控制接口、及其组合，或者上述所有。在某些实施例中，用户可选择颜色或在所述衔接站内混合并经由所述物项的微流体回路配送的若干颜色的组合。在其它实施例中，所述衔接站由加压卡匣组成，在所述加压卡匣连接至所述物项时，其配送并收集流体。
附图说明
[0008] 图1为本发明的一个优选实施例。图1展示具有两个微流体回路1002及1003的鞋子1001。图1A展示在微流体回路内不具有颜色的鞋子。图1B展示如果第一回路1002填充有深色且回路1003填充有浅色的结果。图1C展示填充有深色的回路1002及填充有中间发光度颜色的回路1003。
[0009] 图2展示鞋子的构造的一个优选实施例。微流体回路2001提供缠绕整个鞋子的流体路径。阀门2002允许进出微流体回路。当微流体回路被固定于鞋子2003时，阀门2002可被凹入鞋子的后侧、
鞋跟、
鞋底或底侧内以便不被人注意。此外，微流体回路的部分范围可隐藏在鞋子2003的连续层之下以便协助定形最终的设计元件。
[0010] 图3展示微流体回路在操作中的一个优选实施例：从深色变为浅色。当衔接时，入口阀门3001及出口阀门3002允许浅色流体替代先前填充微流体回路的深色流体。由于回路的某些范围隐藏于鞋子的连续层之下，在此实施例中用户可能看不到颜色绕鞋的鞋尖移动。空气或其它分离流体可经由微流体回路抽吸以便分开连续的颜色。
[0011] 图4展示隐藏于下凹端口4003内的入口阀门4001及出口阀门4002的实施例。端口4003用于保护阀门不受日常磨损并协助至连接器的机械耦合。图4中的鞋子包含单一微流体回路。
[0012] 图5展示隐藏于下凹端口5003内的多个入口阀门5001及出口阀门5002。在此实施例中，鞋子含有多个微流体回路以便能独立控制在物项的特定范围内的颜色。在某些实施例中，多个微流体回路将会合于低压
节点以便简化至物项的连接。
[0013] 图6展示具有多个入口及出口6002的连接器6001结构的实例，入口及出口被整合于单一
歧管中。连接器滑入端口6003中。两个部件经由公/母
锁定机构6004扣合到适当
位置。连接器至端口的配合推回
弹簧安装密封件6005，密封件敞开在端口侧6006上的回路。密封件也提供充分的压力于连接器上以便促进在两侧上若干通道之间的无
泄漏流体连接，连接器可在歧管的顶部具有附加的密封件以便辅助防止泄漏。连接器也可运送电
信号以便允许连接时的反馈。
[0014] 图7展示微流体回路7001的实例，其具有混合器7002以便促进微流体回路内流体的均匀分布。
[0015] 图8展示由多个微流体通道组成的微流体回路8001的实例。在某些实施例中，各个通道可由半圆形横截面构成以充当透镜。在某些实施例中，微流体回路的最靠近鞋子的平坦底侧可包含反射层以增强可见颜色。
[0016] 图9展示具有单一螺旋型通道9002的微流体回路9001的实例。螺旋型通道的宽度将大约在0.35毫米至1.05毫米之间，同时通道间(壁)的间距将在0.40毫米至0.45毫米之间。
[0017] 图10展示实行整合于鞋子中的具有单一螺旋型通道的微流体回路的简化图。当靠近观察时，可看见螺旋型通道的个别转
角。当从远处观察时，微流体回路的颜色看来是连续的。
[0018] 图11为基本衔接配置的实例，其具有一主泵及多个阀门。在此配置中，在衔接站内的阀门改变对各个线路的流动的阻力，以便调制推动通过回路的流体。此配置适于
气动阀门，当连接时，在衔接站中产生的压力敞开物项中的止回阀，此允许流体前行流遍物项的范围、返回至衔接站以便收集于废料隔间中。废料隔间可向空气开放以便允许蒸发，或者可被用户移除以便允许例行处置。
[0019] 图12为衔接配置的实例，其具有经由回路吸取流体的一主泵。致动阀改变流体线路的阻力以便调制各个类型的流体经由混合器吸取的量。
[0020] 图13为衔接配置的实例，其在流体线路的每一者上具有独立泵，不包含致动阀。
[0021] 图14为混合器配置的实例，其具有粗糙的通道以及连接至流体卡匣(未展示)的输入端口14001，粗糙通道14002能够造成混合。举例来说，由沿着通道的底部的人字形沟槽引起的乱流将空间上压缩混合。流体离开混合器进入连接器14003中、流经微流体回路、然后经由连接器返回至废料隔间中。
[0022] 图15为另一个混合器配置的实例，其利用分流及重组15001以便促进压缩路径长度内的混合。
[0023] 图16给出时间调制范例中的阀门致动的时间序列的实例。
[0024] 图17给出改变物项的颜色的工作流程的实例。用户经由USB连接器17003将计算机17001(或者在此实例中为iPhone)连接至衔接站。用户将流体连接器17004附接至鞋子17005的端口，在连接时，连接器发光以便向用户提供已建立连接的反馈17006。利用计算机17001上的图形用户接口，用户选择想要改变的物项的范围17007，然后命令衔接站发送适当的颜色。衔接站可经配置以便同时填充一个或一个以上的物项。在鞋子的例子中，衔接站可经配置以便一次填充两个鞋子。
具体实施方式
[0025] 本发明的某些实施例涉及在诸如服饰(例如鞋类、鞋子、皮带、背包、帽子、手镯、腕带、衬衫、珠宝、眼镜、服饰的材料、离型纸、纤维等)、装备(例如滑板、直排轮、
滑雪板、手套、曲棍球护垫、器具、计算机、电子装置、小装置、玩具等)及其它三维物体(标志、公司图标、公司标记、军用车辆、军用装备、头盔、车体板、家用品、家具、桌面、墙壁、绘画等)的物项内的外观或材料属性的调制。在一些实施例中，本文提供的是包括流体通道(例如在其中含有液体(尤其是彩色液体)的微流体通道)的物项(例如服饰物品、运动装备物品或类似物)。在具体实施例中，所述流体通道为进一步包括入口及出口的流体回路的一部分，其中所述入口及出口由所述流体通道连接。此外，本发明的一些实施例涉及外观及/或材料属性的流体操纵及其调制，包含微流体回路、至所述流体系统的入口及出口以及用以运送流体至所述物项的衔接系统。
[0026] 本文中的某些实施例提供物项，其包括微流体回路以便允许所述物项的外观或材料属性的调制(图1)，一个或一个以上呈钩形、条纹、沿着设计、标志、背景元件等的轮廓的肋状结构的形状的微流体回路可被整合于物项中(图2)。微流体回路也可涵盖所述物项的一大部分，且在一些情况下实质上包括所述物项的外部范围；例如在皮带、滑板、头盔、公司标志、
机车板等中。在本文提供的优选实施例中，微流体回路包括入口、出口及半透明或透明微通道(即，所述微通道的至少一部分为半透明及/或透明)系统，流体可通过其流动(图3)。本文提供的微流体通道结构(包含所述流体通道及通道间的壁)可
覆盖最多100％、最多90％、最多80％、最多70％、最多60％、最多50％、最多40％、最多30％、最多
20％、最多10％或最多5％的物项表面。微流体通道结构可覆盖1％至100％、1％至10％、
10％至95％、1％至50％、10％至50％、20％至50％、20％至100％、30％至100％或任何其它适当量的物项表面。
[0027] 在某些实施例中，一种本文提供的设计物品包括整合于所述设计物品的表面中或表面上的微流体回路。在具体实施例中，所述微流体回路被整合于所述物品的外表面之中或之上。在某些实施例中，经整合微流体回路或包括微流体回路的模件被附接至所述物品表面的下伏部(例如缝合或胶黏至所述下伏部)，或者包括所述表面本身的一部分(例如无需所述物品的下伏表面)。在一些实施例中，所述微流体回路(举例来说，微流体通道的壁区段，例如透明或半透明壁区段)的至少一区段(所述术语与所述微流体回路的一部分意义相同；且不一定表示所述微流体回路的任何子结构)向所述服饰或装备的外表面暴露。此外，在一些实施例中，所述至少一透明或半透明壁区段向所述服饰或装备的表面暴露，以用于产生所述服饰或装备的表面与所述微流体通道之间的视觉
接触(即所述流体或其组件部分可从所述物品的外部看到)。在某些实施例中，最多100％、最多90％、最多80％、最多70％、最多60％、最多50％、最多40％、最多30％、最多20％、最多10％或最多5％、1％至100％、1％至10％、10％至95％、1％至50％、10％至50％、20％至50％、20％至100％、
30％至100％或任何其它理想量的微流体回路的外表面或壁包括半透明或透明材料。
[0028] 一种制造具有可改变设计特征的服饰或装备的物品的方法是提供于进一步实施例中，所述方法包括：
[0029] 将微流体回路整合于所述物品的表面之中或之上，所述微流体回路包括微流体通道、入口及出口，且所述微流体通道具有与所述物品的外表面视觉接触的至少一区段。
[0030] 在一些实施例中，提供一种调制服饰或装备的物品的外观或材料属性的方法，所述方法包括：
[0031] 使流体移动通过与所述服饰或装备整合于一起的微流体回路并使至少一区段与所述服饰或装备的外表面视觉接触，所述微流体回路包括微流体通道、入口及出口，其中所述微流体通道于所述物品内将所述入口连接至所述出口。
[0032] 在第一实施例中，一个或多个微流体回路被整合于鞋类物项的外部内。在一实施例中，所述微流体回路的入口及出口被包含于隐藏于所述鞋子的后鞋跟内的端口内。在此实例中，至衔接站的连接允许用户改变所述鞋子外部的颜色以匹配理想颜色。在某些实施例中，所述微流体回路经配置以覆盖所述鞋子的外部的75％，例如所述通道可被整合于
合成皮革
鞋帮中、所述鞋子的
鞋舌中及鞋底中。在其它实施例中，所述微流体回路经配置以覆盖所述鞋子的外部的25％，例如针对白色皮革鞋子，所述微流体回路包括
风格化标志及沿着所述鞋子的外周边缘的装饰性肋状结构。在另外其它实施例中，所述微流体回路经配置以包括所述鞋子的已被直接整合于聚
氨基
甲酸酯或聚氯乙烯离型纸中的上外部的100％，然后所述离型纸形成高跟鞋的
鞋垫及鞋片。在又一实施例中，所述微流体回路被塑形于所述鞋子的外部的10％内，经模制以覆盖一双凉鞋上的鞋片。在另一实施例中，所述微流体回路被整合于鞋子的被诸如帆布或
棉布的多孔材料覆盖的子结构中以便允许经由所述材料的间隙看到颜色。在另外其它实施例中，微流体回路的组合提供多种表达自我的方式，例如显著显示于所述鞋子的50％外部上的硬聚
碳酸酯微流体回路，其中所述鞋子的另外15％被覆盖于软聚氨基甲酸酯微流体回路中，其覆盖鞋尖并避开鞋带孔。在某些实施例中，所述微流体回路由聚氨基甲酸酯制成。在其它实施例中，所述微流体回路由聚氯乙烯、微孔材料、人造皮革、可丽柔人造皮(Clarino)、聚碳酸酯或其它合成皮革材料制成。
[0033] 除了物项的外观，所述微流体回路也可遍及所述物项的范围运送各种流体以调制所述物项的材料属性。举例来说，除了外观之外，在所述微流体回路中的流体交换可调制所述物项的触觉、感觉、硬度或粗糙度。在一实施例中，金属微粒溶胶可视情况取代小分子颜料的
水悬浮液以便随机膨胀软微流体回路(例如由轻交联聚氨基甲酸酯制成)，其将同时沿着所述物项的表皮产生凸起的反射
凸块替代先前平滑、均匀并具有亮色的表面。在另一实施例中，具有大
热容量的紫色、加热、具有薰衣草
香味的聚乙二醇溶液视情况经由鞋子的基部吸入以替代冷金属微粒溶液，以便调制所述鞋子的热属性及硬度。在又一实施例中，微流体回路被模制成玩具娃娃的服装物品，其中颜色(例如亮绿色)视情况以允许其它
磁性组件附接至所述玩具的服饰的磁性小发光物替代。
[0034] 其它可通过经由所述微流体回路的传输改变的材料属性包含所述物项的光学属性(例如颜色、反射率、吸收率)、气味、热属性(例如热容量、热传系数)、机械属性(例如
刚度、粗糙度、压力)、电磁属性(例如
顺磁性、
铁磁性、
导电性)、
治疗属性或化学属性(例如
荧光、
化学发光)。
[0035] 在连接器&物项之间的阀门
[0036] 在某些实施例中，开口(例如至所述微流体回路的入口及/或自所述回路的出口)包含阀门。在这种实施例中，输入及输出阀门可由隔膜阀、止回阀、
球阀、多端口阀、微流体阀、压紧阀等构成。在一优选实施例中，微流体回路阀门包含聚苯砜(PPSU)、丁腈
橡胶(NBR)及聚酰亚胺(PI)被动动态止回阀。在各种实施例中，所述阀门可具有任何适当尺寸，例如大约2毫米×0.5毫米。此外，在各种实施例中，所述阀门可具有任何适当结构及/或至所述流体通道的连接，例如嵌合于具有2nl至5nl的内部容积的大约为2毫米×17毫米的不锈
钢管内。使用于本文描述的回路中的阀门可运送任何适当容积的流体至所述回路。举例来说，在实施例中，例如上文描述，优选的阀门可在7.25psi的前向压力下以0.10ml/s至0.30ml/s的速度运送。在某些实施例中，通常关闭的阀门可视情况耦合
过滤器。在其它实施例中，一个或每一阀门可视情况为通常关闭的螺线管阀门，其通过被所述连接器携带的
电信号致动以允许流向所述物项上的各个设计元件。在这种实施例中，自所述衔接站的流体线路视情况分成在所述物项的端口内的多个微流体回路，并流向由前述主动阀门调节的各个设计元件。
[0037] 在某些实施例中，所述阀门可视情况通过将它们封覆于端口中而避免磨损，举例来说，例如硬塑料端口(图4、图5)的保护性端口。所述端口视情况凹入于鞋子内，例如隐藏于所述鞋底的一切口内、鞋跟的背衬内、或任何其它适当位置。所述端口也可经制造使得其经由模制引导件、斜面、扣件、杆、公/母沟槽等而便利于简单插入并与所述衔接站连接器对准。图6展示同时介接至并敞开所述微流体回路阀门的连接器的实例。在使用止回阀的实施例中，来自所述衔接站的压力上升将敞开所述物项中的阀门，使用简单隔膜阀门的其它实施例将使用具有若干接针的连接器，所述接针将透过密封件并进入所述物项中的流体线路。
[0038] 微流体回路的材料&构造
[0039] 本文描述的物项(例如服饰)的微流体回路可由任何适当材料构成，在某些实施例中，所述微流体回路或微流体通道的结构包括以任何适当材料或材料组合封闭(例如利用至少具有一开口的壁)的空隙(包含流体，或流体可流入其中)。在一些实施例中，所述微流体回路或通道(全部或部分)由例如聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚甲基
丙烯酸甲酯、乙酸丁酸
纤维素、聚碳酸酯、乙二醇改质聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基
硅氧烷的透明塑料以及其它适用于服饰/或运动装备的透明或半透明塑料构成。所述微流体回路可包含刚性、半刚性模制部件，或者在其它实施例中，包含柔性模制部件。在模制及密封工艺的一实施例中，所述微流体回路的两个半部在对准及密封之前被射出成型并部分交联，可通过使用将部分
固化的物项从所述模制机移动至适当位置、利用
真空压力固持顶部件然后将所述两个半部压成一体的自动化夹具加工而协助所述两个半部的对准。在各种实施例中，密封包括及/或经由压力、加热、酸、UV光暴露、UV-臭氧暴露、等待以允许所述部分交联的半部随着聚合反应趋于完成而彼此结合或类似物的使用而实现。在其它实施例中，密封包括在施加压力、热、UV光暴露或时间前在所述两个层之间涂布黏合剂(化学黏合剂、多部环氧
树脂、光固化化合物或浸泡于酸中等)。其它建构方法视情况包含通道管腔的阳模利用可溶固体(例如可溶于水的糖、
淀粉、纤维素等或可溶于不干扰回路的两个半部的温和
有机溶剂中)构成然后放置于所述
聚合物模件中的工艺。在一些这种实施例中，在填充所述模件并完全固化所述回路后，所述组合件被浸入溶剂中以移除所述通道管腔模，或者经由所述回路吸入溶剂以溶解所述阳模。
[0040] 在一些实施例中，设计特征或设计模件包括多个微流体通道及/或微流体回路。在某些实施例中，这种设计特征或设计模件包括用于附接至另一设计特征或设计模件的缝合或附接部，或其它材料。在一些情况下，缝合部可包含例如没有微流体通道或微流体通道被密封或者未被连接或能够连接至流体源的一部分。在一些情况下，一个或一个以上微流体回路可经模制使得较小的材料外边缘被内建于所述回路中，使得所述边缘足够宽以便允许缝合或黏接至所述物项的外部。在各种实施例中，所述缝合或附接部、或者边缘具有适于装配本文描述的物品的任何尺寸。举例来说，优选地所述边缘不超过5毫米宽。在其它实施例中，所述边缘将为大约30毫米宽，这在制造期间将所述微流体回路的外边缘拉至鞋子的
鞋楦的情况下将是有利的。在其它实施例中，设计特征、设计模件或其它微流体回路组合件不包括及/或不需要这种缝合/附接部或边缘，因为他们以其它适当方式附接。举例来说，微流体回路也可附接至所述物项及/或利用黏合剂、
环氧树脂等制造于所述物项中。
[0041] 在其它实施例中，在滑板或
滑雪板的情况下，所述微流体回路(例如设计模件)可由含有直接密封至所述物项的表面上的内嵌式通道的单一透明塑料层塑造。在一些实施例中，此类型的构造适合用于可涂布较厚的黏合剂层至所述物项且所述通道被压在所述黏合剂的顶部上的装备中。
[0042] 在其它实施例中，所述微流体通道/回路构造(例如设计模件)并入有附接至透明/半透明材料(例如塑料)的背衬材料。在这种实施例中，所述背衬材料可经由黏合工艺紧固至所述物项或围绕所述边缘或在
指定附接点上缝合于所述物项。在这种实施例中，所述背衬材料可提供附加的光学特性，附加反射表面(例如使用双轴拉伸定向聚对苯二甲酸乙二醇酯)或不透明白背景(例如聚乙烯)。
[0043] 在又一实施例中，包括所述流体通道/回路构造的管腔、暴露或透明部分的表面经修改、处理或涂布以减少对用于调制颜色的颜料的黏着、
吸附或
染色。这些处理及材料选择包含使所述管腔对疏水颜料亲水、使所述管腔对亲水颜料疏水、使非极性颜料带电，以及选择旨在亲水或疏水的颜料及管腔。这些处理也可通过
层压、涂布或以其它方式密封所述材料的外部而减少经由所述微流体回路的聚合物结构的蒸发。
[0044] 在一些情况下，微流体回路实施例是为了使反射光增加到最大以产生最为醒目的变色服饰及装备，且在其它情况下，微流体回路实施例扩散并扭曲光，包含用于反射与皮革的纹理符合的光图案的
图案化表面纹理、或用于添加闪光至所述表面的棱镜浮凸物，或者用于扭曲效果的微镜表面。微流体回路的其它实施例结合使用从压电或
电池驱动LED发送的光。在其它实施例中，经由例如
液晶、纳米墨水、
电子墨水、OLED、LED或纳米颗粒悬浮液等的主动元件的使用而辅助调制颜色的能力。
[0045] 微流体回路
[0046] 本文描述的系统的流体回路包括具有任何适当尺寸(包含长度、深度、直径、几何形状等)的通道。在各种实施例中，所述流体回路的内部通道为圆形、方形、椭圆形、锥形、三角形等。在一些实施例中，所述通道的内部直径为任何适于在填充有液体(例如有色液体)时提供理想设计特征的通道。在具体实施例中，本文提供的通道的内部直径足够小，以便最小化沿着所述流体通道的混合及扩散。在某些实施例中，本文描述的流体或微流体通道的尺寸(例如深度、宽度或直径)为至少0.1微米、0.1微米到10毫米、0.1微米到1毫米、0.1微米到100毫米、1微米到1毫米、1微米到500微米、10微米到1毫米、10毫米到0.5毫米、50微米到500微米或任何其它适当尺寸。此外，在各种实施例中，沿着流体回路的不同管道区段也具有不同的尺寸(例如在沿着所述流体回路的一点处，直径可为10微米，而在沿着所述回路的其它位置，直径可为20微米，或诸如此类)。
[0047] 此外，在各种实施例中，所述流体回路的壁(即，围绕所述流体通道)具有任何适当厚度。在一些实施例中，在本文描述的系统的微流体通道之间的壁窄于形成所述微流体通道的表面及/或背部构造的壁。在一些实施例中，平行通道之间的壁宽度为1微米到10毫米、或10微米到1毫米、50微米到1毫米、50微米到500微米、50微米到250微米、100微米到500微米、200微米到500微米、300微米、400微米或诸如此类。
[0048] 可优先最小化所述流体系统的容积以促进应用的经济性同时保留充分的颜色
密度以便获得美学上的愉悦。在某些实施例中，这将解释成所述回路的极薄的通道深度，其大约为10微米至1000微米。在其它实施例中，所述回路的通道深度将大约为300微米至700微米。在其它实施例中，所述垂直范围将使
雷诺数远小于2300。在其它实施例中，所述流体通道经配置以促进栓塞流，以便消除邻近所述流体通道的所述壁的
边界层(Aris，Rutherford.“向量、张量与
流体力学的基本方程式(Vectors、Tensors、and the Basic、Equation of Fluid Mechanics)”。纽约：Dover Publications，Inc.，1962；Panton，Ronald L.不可压缩流(Incompressible Flow)，第二版。纽约：John Wiley & Sons，Inc.1996，此二文为此揭示内容并入本文)。在某些微流体实施例中，所述设计元件的机械特征在颜料经由所述微流体回路(图7)吸入时促进混合，这些包含例如任何例如沟槽通道、特斯拉混合器、T及Y流配置、叉指型/分叉流分布结构、流压缩的聚焦结构、重复流分隔及重组结构、流障碍物、Z字形通道的适当微流体混合机制以及其它被动微混合设计或微阀设计。在其它实施例中，各个微流体回路包括多个(一个或一个以上)运送独立颜色或颜色系列的通道(图8)。微流体回路设计的实例包含例如钩形、杆形、条纹、星形、鞋尖件、鞋带孔，乃至鞋子的大部分外表面等形状。微流体回路也可包括三维物项的整个外部范围。举例来说，背包的面板、皮带的外部区段、公司标志中的字母部分、直排轮的外侧塑料壳或军用车辆上的识别面板(举例来说，其可经由红外线颜料或纳米颗粒的组合而交流)。微流体回路也可如被塑造成背包、帽子、鞋子边缘、或其它服饰及装备上的条纹的单一管子般简单地制成。
[0049] 在优选实施例中，单一螺旋型通道遍及各个设计元件而编织以便消除更高压力路径中的空隙(图9)，理想的通道宽度可在0.05毫米至5毫米之间变化。其中在平行通道之间的间距为0.05毫米至1毫米之间(壁宽度)。在一实例性实施例中，所述通道壁宽度将在0.40毫米至0.45毫米之间，同时通道宽度取决于所述螺旋型路径的部分而视情况在0.35毫米及1.05毫米之间变化。在这种实施例中，利用大约0.5毫米的通道深度及大约
2500毫米的总通道路径长度，填充容积将在500μL至600μL(0.5mL至0.6mL)之间，且填充时间将在3.2PSI下大约为64秒。在又一实例性实施例中，最小通道壁宽度将为0.1毫米，最大通道壁宽度为0.65毫米，同时取决于所述螺旋型路径的部分，通道宽度将在0.35毫米及1.25毫米之间变动。在这种实施例中，利用大约0.5毫米的通道深度及大约2000毫米的总通道路径长度，填充容积将在400μL至500μL(0.4ml至0.5ml)之间，且在12PSI下填充时间大约为15秒。更大的通道横截面、更短的路径长度及更高的填充压力将导致更短的填充时间。图10展示在鞋子上实践所述螺旋型通道概念的缩图。
[0050] 衔接站配置
[0051] 在某些实施例中，衔接站被用于视情况混合并最终将流体配送至所述物项中。在某些实施例中，所述衔接站可包括泵、致动阀、彩色卡匣、混合元件(混合器)、流体连接器、废料隔间、上述组件的组合，或上述所有组件(图11、图12)。在其它实施例中，每一流体通道承载其自身的泵(图13)。独立控制的泵可消除所述衔接站内的致动阀门的需求。
[0052] 衔接站内的混合器设计
[0053] 可以任何适当方式实现在所述衔接站内混合各种流体(举例来说，例如原色的不同颜色)，其包含例如使用沟槽通道、特斯拉混合器、T及Y流配置、叉指型/分叉流分布结构、重复流分隔及重组结构、流障碍物、Z字形通道、混沌混合或其它被动微混合设计、流分支、水力聚焦、毛细管流分支及重组、流扭曲、混沌平流、声学混合、表面
声波、加热、电磁、磁、扩散或其它为微流体通道内的混合的领域的技术人员所熟知的主动方法。图14及图15中展示混合器设计的实例。
[0054] 流体调制
[0055] 可以不同比例混合不同量的构成流体(即，青色、洋红色、黄色、黑色、白色或透明色流体，或者红色、绿色及蓝色流体，或者闪光、夜光、荧光及
冰铜，或热、冷、有气味、有治疗作用、磁性、消毒、粘稠、
非牛顿流体)以产生广泛色彩的调色盘、纹理、治疗及其它材料属性。不同类型的调制可概括地分成模拟、数字或时间模态。
[0056] 在模拟调制中，可通过改变在各个线路上的压力或通过改变已给定单一压力的各个线路的阻力而改变各个流体的量。在由独立泵推动各个流体线路的情况下，所述泵压力将为更多流体而增大，为较少流体而降低。在这种实施例中，这对于将总体泵压力平衡至克服所述物项中的前向阀门压力的相对恒定压力来说可能是有用的，例如所有压力的总和可被保持于3psi至12psi的范围内。
[0057] 在第二模拟调制方法中，主泵被放置于所述回路中，同时阀门调节各个线路上的阻力。阀门及泵可放置于流体卡匣之前或之后，并在流体线路上、直接于所述流体上或在至各个卡匣的通气道上产生作用。在一实施例中，各个流体线路将包含调节通过所述线路的相对阻力的阻力阀。在某些模拟阻力调制实施例中，可以不同的力量在管道上压挤以便压缩所述流体线路并增大阻力而制成间接阀门。或者，间接阀门可限制空气向各个流体卡匣的流动。在另一模拟实施例中，所述流体路径直接通过所述阀门的阻力元件。模拟系统将可能受益于可丢弃的管道(例如在间接阀门的情况下)以便缓解流体量校准的长期可塑性。举例来说，可通过隔膜、由步进
马达驱动的
螺丝钉或通过螺线管阀门致动阀门。
[0058] 在第一数字实施例中，各个流体卡匣被连接至多个阀门，所述阀门的每一者本质上为二元的。其可提供流送，也可不提供流送，例如螺线管阀门。当需要更大比例的单一流体时，更大数量的二元阀门被敞开。这种实施例允许良好界定的调色盘及易于校准的流体选择。举例来说，如果各个卡匣具有四个阀门，其每一者由其本身的螺旋管驱动，且存在四个流体颜色(CMYK)，则可产生4^4＝256色的调色盘。
[0059] 时间调制依赖于来自各个卡匣并经由阀门(或独立泵)控制的二元流。在此实施例中，阀门根据相对工作循环的进度而被敞开或关闭。螺线管阀门(每个流体通道一个)将尤其适于此方法。在流体经由微流体混合器混合时。输出流体将为工作循环
频率及混合器路径长度的整体的反映。较短的路径长度及较快的调制时间将导致流体封包之间较高的
分辨率切换。在图16中展示工作循环进度的实例。
[0060] 替换在微流体回路内的流体
[0061] 存在一些替换所述微流体回路中的流体的方法，且可以任何适当方式移除及插入本文描述的回路的流体。举例来说，
电泳、
电渗流、介电泳、电热流、电磁或其它电动流类型；或者基于压力的流(包含压电、隔膜、蠕动、正
排量、旋转泵、手动操作伸缩泵等)。在一优选实施例中，外部尺寸大约为30毫米×15毫米×4毫米的6ml/分钟的压电
隔膜泵被放置于各个流体通道上。在另一实施例中，2滚筒
蠕动泵被放置于所述物项的流出物之后以便经由所述微流体回路抽吸流体，在此情况下独立阀门将用于调制流经所述回路的各个流体的量。
[0062] 在另一实施例中，预混合卡匣含有单一流体及用以运送流体至所述回路的连接器。在这种实施例中，所述卡匣可被预加压并包含在连接至所述物项时敞开的阀门。或者，用户可使用附接至所述卡匣的一端的风箱、
注射器或球状物以便手动抽吸所述流体通过所述物项。
[0063] 替换在微流体回路中的流体视情况通过替换微流体回路中的驻留流体而不冲洗所述回路而实现。在一实施例中，一团空气或不混溶流体可处于新流体之前以防止与驻留流体混合。或者，可通过连续改变导入至所述回路中的液体的构成量而不导入一团不混溶流体而产生外观或材料属性的梯度。本文中某些实施例中使用的不混溶流体可包括一种流体，其具有足够密度以便实质上改变其遍及所述微流体回路的流量分布。
[0064] 在一实施例中，利用单色流体或具有相同材料属性的流体填充微流体回路的整个容积。在另外其它实施例中，微流体回路可填充有一系列流体封包(流体容积小于整个回路容积)以产生倍乘的有色或条纹的元件。在又一实施例中，极小容积的序列分液可在所述微流体回路中连续向下移动以产生图像。
[0065] 流体的组成
[0066] 使用于本文描述的回路、物项或系统中的流体包含任何适当或理想流体。在具体实施例中，流体为凝胶或液体(例如溶液、悬浮液、胶体、乳胶等)。在一些实施例中，用于此的液体为有色液体。在其它或替代实施例中，本文提供的液体包括悬浮材料，例如金属颗粒、磁性颗粒、反射颗粒或类似物。
[0067] 有色液体可包括例如乙基-[4-[[4-[乙基-[(3-磺酸苯基)甲基]胺基]苯基]-(4-羟基-2-磺酸苯基)亚甲基]-1-环己-2，5-二烯基]-[(3-磺酸苯基)甲基]、6-羟基-5-((2-甲氧基-5-甲基-4-磺酸苯基)偶氮基)-2-
萘-磺酸二钠或者2，2′-双(2，3-二氢-3-氧吲哚)的小分子，流体也可包含颗粒悬浮液或聚合物溶液。在某些实施例中，颗粒可由聚合物纳米颗粒塑造，优选地是直径为50纳米至200纳米，其具有共价键结(或吸收)颜料分子，或者在一些配置中最多20微米至50微米。举例来说，密度为0.99g/cc至1.01g/cc的PMMA或聚乙烯颗粒可用于在水中产生最理想悬浮液。双色、半透明、不透明、荧光、彩虹色、乳白光、磁性、金色、
银色、药物传送、长期释放、红外或高度反射颗粒可被用于向所述物项施加附加的特性。小分子颜料或色素也可键结至延长链聚合物(即聚乙二醇、PMMA等)并悬浮于溶剂中以缓解所述流体通道的着色。流体可包含小分子、官能化聚合物、纳米颗粒、微颗粒或其中的组合。
[0068] 在某些实施例中，可通过使用包含颜料、色素、聚合颜料、具有共价附接、吸附、混合或以其它方式附接的颜色分子的纳米或微颗粒的流体而改变光学属性。在其它实施例中，可通过使用包含小有机化合物、挥发性香味化合物、香水等的流体而改变气味。在其它实施例中，可通过使用包含氮化
硼、
铝、用于增大热传系数的铜颗粒、陶瓷、金属颗粒或其它聚合物的流体而改变热属性。在其它实施例中，可通过使用包含例如更高浓度的聚乙二醇的高黏稠度液体的流体改变机械属性以便控制所述服饰装备的硬度。在其它实施例中，可添加触变型、剪切稠化型、剪切稀化型或其它非牛顿流体以调制服饰或装备的弹性模数。在其它实施例中，可通过使用包含用以膨胀微流体回路的大型微颗粒的流体而改变机械属性以便添加纹理至服饰或装备。在其它实施例中，可通过使用包含铁颗粒的流体改变电磁属性以便增加所述服饰或装备的气(Chi)。在其它实施例中，可通过使用包括例如非类固醇抗炎化合物、皮质类固醇、例如利多卡因的局部麻醉剂、血管扩张剂、血管收缩剂或消毒剂的药用化合物的流体而改变治疗属性。在这种实施例中，可通过与所述服饰或装备的互动(例如穿着治疗用鞋子行走、穿着治疗用背心加温身体、弯曲治疗用腕带)而增强所述微流体回路的多孔性及渗透性。
[0069] 卡匣或颜料材料
[0070] 使用于本文描述的任何系统中的卡匣可采用任何适当形式。在一实施例中，提供本文的卡匣包括包含干及/或湿颜色材料的塑料容器。在所述卡匣容纳流体的某些实施例中，所述卡匣可在顶部利用顺性塑料袋密封，所述塑料袋在所述有色流体被吸出所述卡匣时扩张至所述卡匣的空隙中。卡匣可通过鲁尔锁、管子、隔膜阀等连接至混合歧管。在插入至衔接站中之前，所述卡匣可由翼片或阀门密封。如果所述卡匣装有干式油墨，其可开放于空气中，且所述衔接站可推动流体通过其以便再次构成并运送所述颜色。在某些实施例中，流体卡匣包含用于接收来自所述微流体回路的出口的流体的废料隔间。
[0072] 为适应不同容积的微流体回路(例如在不同尺寸的鞋子的情况下)，所述衔接站可包含实质上经配置以测量所述微流体回路的流体属性的传感器。此等传感器可被合并于所述衔接站的范围内或者所述连接器内以观察在入口或出口的流。在某些需要均匀流体遍及所述回路的实施例中，流体流动直到所述出口处的颜色在理想容差下与所述入口处的颜色匹配。在其它实施例中，流体流动直到在所述出口处的颜色在理想容差下与预选颜色匹配。将传感器网络合并于所述衔接站内允许所述流体传输接口由控制系统(PID、PI、
负反馈等)引导以便在可操作限度内调节压力。在某些泵中(例如
串联压电泵)，传感器可被整合于所述泵头中以促进压力平衡。所述衔接站可包含许多类型的传感器，包含流传感器、
压力传感器及
光学传感器。在含有光学传感器的实施例中，所述衔接站可进一步包括
光源以照亮所述微流体回路中的颜料以便能促进光学感测；例如，经由多个发光
二极管、
灯丝或荧光源的使用。衔接站也可包括
超声波或声学传感器以检测流动。
[0073] 向所述衔接站指示何时开始及停止流动的主动反馈的一优选方法是合并流体及/或空气的“起始密码子”或“停止密码子”，使得相当清楚的信号在到达前流体型样的末端时被发送至所述衔接站。这些密码子可包含空气及颜色的高频型样，例如处于一行中的五个空气脉冲及五个黑脉冲。在这种实施例中，密码子将在每个流体注入循环之前或之后，并将在感测期间轻易辨识。
[0074] 用户接口
[0075] 在某些实施例中，用户接口可运行于连接至衔接站(经由USB、802.11无线、蓝牙、红外线、因特网等)的计算机或电话上，其中用户接口允许用户控制所述物项的单独隔间的颜色。颜色选择可经由屏幕上色轮、用以从图片取样颜色的滴管工具、或经由允许图像取样及随后的偏好颜色选择的移动应用程序而完成，在某些实施例中，用户自经由相机、电话、因特网等上载至屏幕的图像手动选择颜色(或图像、或图像的部分)。颜色参数也可经由网络下载并分享，所述网络允许与朋友进行社交网络连结以协调当天的物项颜色，可经由群众外包、数据采撷、从中央
服务器推送等而自动选择颜色参数。在一实施例中，篮球队可经由社交网络来协调主场及客场比赛的鞋子颜色。在另一实施例中，营销努力可配送代码以在某些日子对应选择颜色盘。在又一实施例中，免费赠送的颜色组合应用于多种种类的物项，例如鞋子、背包、帽子及皮带。在其它实施例中，所述用户偏好可延伸至除颜色之外的其它材料属性。
[0076] 在其它实施例中，所述衔接站将不含有混合元件且所述用户接口中的选择将受限于所述衔接站内的当前颜色面板。举例来说，每次可从所述衔接站换出单一颜色卡匣。在此实施例中，可适当地简化所述接口，其使用所述衔接站上的单一按钮以开始流体抽吸。也可在连接所述物项至单色衔接站时自动开始流送。
[0077] 可通过所述服饰或装备内的EEPROM或RFID标签而促进所述物项与衔接站之间的优选容积及压力参数的通信，这种通信形式将允许所述装备及服饰的参数被发送至所述衔接站。例如所述流体通道的容积、阀门数量及位置、流体通道类型、优选压力
算法、物项识别或任何其它将促进外观或材料属性的有效调制的数据。在另外其它实施例中，用户将键入代表所述物项的相关细节的代码。
[0078] 一旦所述物项被识别，用户接口
软件便可查询中央服务器以提取必要的阀门、容积及压力参数。代码也可被用于提取增强用户体验的相关元数据。所述元数据可包含所述物项的三维模型、相似物项的朋友或用户的社交网络连接增强简档。元数据也可包含推导自朋友、名人、体育人物、权威(教练、运动主管、营销主管、艺术主管等)或促销材料(电视赠品、汽水瓶盖等)的分享参数集(即颜色组合、外观或其它颜色属性)。元数据也可为可延展遍及服饰及装备；举例来说，可经由阀门优先权的阶层式指派而协调鞋子、帽子上的标识及运动设备内的肋状结构内的多个设计元件的颜色方案(其中各个物项将具有主要阀门组、次要阀门组等，且颜色程序将在物项之间得以协调)。工作流程的实例被展示于图17中。
